Skip to main content

PRF

Doctoral studies

Katedra molekulární biologie a genetiky

V našem programu máme více než 50 PhD studentů, z nichž polovina je zahraničních. Studenti se podílejí na špičkových vědeckých projektech, jejich práce se nedávno objevily například v časopisech eLife nebo Current Biology (podívej se na Research Achievements). Studenti využívají skvělého zázemí fakulty a několika ústavů akademie věd, mají přístup k jednomu z nejlépe vybavených středisek elektronové mikroskopie v ČR, konfokálním mikroskopům, metabolomických a proteomických center (fakulta například disponuje nejmodernějším přístrojem „Bruker Daltonics timsTOF Pro“ pro proteomiku ve střední Evropě). Studenti si mohou vybrat z různých kurzů a každý týden se účastní katedrového semináře, kde prezentují zvaní přednášející. Jednou ročně pořádáme pro PhD studenty katedrový retreat, který je skvělou příležitostí prezentovat svou práci a potkat se na celý víkend ve velmi neformální atmosféře. Každý rok také pořádáme pro studenty soutěž o nejlepší vědecký obrázek.

Aktuální informace pro zájemce o studium:

Podávání příhlášek do 22. 6. 2020, příjímací řízení budou probíhat v druhé polovině července.

Informace o programu:

Garant oboru: doc. Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D.

  • Složení oborové rady

    Obor Molekulární a buněčná biologie a genetika se standardní dobou studia 4 roky

    Rozšíření akreditace: Biologické centrum AV ČR, v.v.i. České Budějovice
    Rozšíření akreditace: Mikrobiologický ústav AV ČR, v.v.i.

    Předseda oborové rady: Doc. Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D. (PřF JU)
    telefon: 38 777 2229 e‐mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

    Zástupce: Prof. Ing. Miroslav Oborník, Ph.D. (PřF JU, BC AV ČR ‐ PaÚ Č. Budějovice)

    Členové oborové rady:
    MVDr. Martin Anger, Ph.D. (CEITEC Brno)
    doc. Mgr. Marek Eliáš, Ph.D. (PřF OU Ostrava)
    Prof. RNDr. Libor Grubhoffer, CSc. (PřF JU, BC AV ČR ‐ PaÚ Č. Budějovice)
    Prof. RNDr. Marek Jindra, CSc. (BC AV ČR – EntÚ Č.Budějovice)
    Prof. RNDr. Julius Lukeš, CSc. (BC AV ČR ‐ PaÚ Č. Budějovice, PřF JU)
    RNDr. Jiří Macas, Ph.D. (BC AV ČR – ÚMBR České Budějovice)
    Prof. RNDr. Jiří Masojídek, CSc. (MBÚ AV ČR Třeboň)
    Prof. RNDr. František Marec, CSc. (BC AV ČR ‐ EntÚ Č. Budějovice)
    Prof. RNDr. Ivo Šauman, CSc. (PřF JU, BC AV ČR – EntÚ Č.Budějovice)
    RNDr. Martin Tichý, Ph.D. ( MBÚ AV ČR Třeboň)
    RNDr. Ladislav Anděra, CSc. (ÚMG AV ČR Praha)
    Prof. RNDr. Jan Tachezy, CSc. (PřF UK Praha)

  • Práva a povinnosti doktorandů

    Základní práva a povinnosti studentů studujících v doktorských studijních programech na PřF JU

    Práva a povinnosti studentů vyplývají z novely zákona č. 111/1998 o vysokých školách, ze Studijního a zkušebního řádu Jihočeské univerzity v Č. Budějovicích, Opatření děkana o organizaci studia v doktorksých studijních programech na PřF JU a o stipendiu studentů v doktorských studijních programech. Tyto předpisy obsahují plné znění všech práv a povinností studentů.

    1. Po obdržení oznámení o přijetí ke studiu se student ve stanoveném termínu dostaví na studijní oddělení, obdrží “Výkaz o studiu na vysoké škole” (index). Zároveň si povinně zřídí fakultní e-mailovou adresu (pokud se rozhodne ji nepoužívat, je jeho povinností a zájmem přesměrovat si došlé zprávy na jinou používanou adresu) a Identifikační kartu studenta JU. Návod pro první přihlášení najdete na adrese: https://www.prf.jcu.cz/struktura-prf/it-sluzby.html

    2. Studentům v prezenční formě studia náleží po standardní dobu studia stipendium. Jeho výši stanoví Opatření děkana.

    3. Do 2 měsíců od zahájení studia předloží student oborové radě prostřednictvím studijního oddělení „Plán doktorského studia“ (1 výtisk + elektronicky), který vypracoval s navrženým školitelem na základě závěrů přijímacího řízení. Plán doktorského studia tvoří povinně a) vyplněný formulář, který je k dispozici na studijním oddělení nebo na www PřF, b) rozbor zadání doktorské disertace; obsah, formu a rozsah stanoví oborová rada.

    4. Po celou dobu studia, tj. do obhájení disertační práce, musí být student veden ve stavu studentů – tato evidence se obnovuje zápisem před začátkem každého semestru, kdy si student zapíše předmět “Doktorandská praxe” a případně další, studijním plánem stanovené předměty včetně jazykových kurzů (zapisuje si je postupně po semestrech, kdy bude skládat zápočet či zkoušku). Na konci prvního roku studia a na konci každého akademického roku musí student předložit “Výkaz o studiu” na studijní oddělení ke kontrole.

    5. Samostatnou práci studenta potvrzuje školitel každý semestr udělením zápočtu předmětu “Doktorandská praxe”.

    6. Nejpozději do konce prvního roku studia student vypracuje a předloží kritickou literární rešerši problematiky disertační práce a na semináři prezentuje metodiku a záměry disertace. Školitelem schválený výtisk rešerše předá a v el. podobě zašle na studijní oddělení; rešerši posoudí oborová rada. Zápočet za splnění předmětů Literární rešerše a Doktorandský seminář uděluje předseda Oborové rady.

    7. Student každoročně prezentuje pokroky a výsledky své práce na semináři schváleném oborovou radou. Zápočet za splnění předmětu Doktorandský seminář uděluje předseda Oborové rady.

    8. Každoročně student odevzdá na předepsaném formuláři „Výroční zprávu o průběhu studia“, ve které uvede plnění svých povinností a stručně popíše pokroky ve své vědecké práci (uvedou se mj. absolvované předměty, plnění pedagogických povinností, prezentace výsledků na konferencích, publikování dílčích výsledků disertační práce, zahraniční stáže a pod.). Výroční zprávu v elektronické podobě plus školitelem schválenou zprávu s podpisy garantů kurzů, ve kterých student plnil pedagogickou praxi, předloží student vždy k 31.10. prostřednictvím studijního oddělení oborové radě.

    9. Do konce standardní doby studia musí student prokázat (např. formou zápisů ve výročních zprávách, jiným písemným potvrzením) a) pedagogickou činnost v rozsahu 42 hodin za dobu studia; b) úspěšné absolvování stanovených předmětů a angličtiny, c) prezentaci svých výsledků na mezinárodní konferenci, do konce studia dále publikaci alespoň části výsledků své doktorské práce (v časopise s IF nad 0,5) a absolvování zahraniční stáže (možno absolvovat jako více pobytů o minimální délce jednotlivého 14 dní, celková doporučená délka jsou 3 měsíce). Povinnost pedagogické činnosti neplatí pro studenty v kombinované formě studia.

    10. Standardní doba studia v doktorském programu je 4 roky. Před jejím koncem se musí student přihlásit ke státní doktorské zkoušce. Disertační práci a ostatní náležitosti k obhajobě práce musí student odevzdat tak, aby nepřekročil maximální délku studia, která je pro prezenční studium 5 a pro kombinované 6 let. Do doby studia se nezapočítává přerušení studia, jež může celkově činit až 2 roky, a mateřská/rodičovská dovolená.

    11. Studenti jsou povinni důsledně dbát na etiku vědecké práce včetně publikování získaných výsledků. Na všech publikacích vzniklých v souvislosti s řešením doktorské disertační práce i na případných jiných výstupech vždy uvádějí jako své pracoviště Přírodovědeckou fakultu JU.

    Dotazy a žádosti předkládejte na studijní oddělení (referentka paní Ivana Voldřichová, Bc. Petra Korcová, tel. linka 2262), případně proděkanovi (doc. Marie Šmilauerová, tel. linka 2386, e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.; pracovna 217 v budově katedry botaniky, Na zlaté stoce 1A).

Read more …Doctoral studies

  • Hits: 17

Dendrochronologie

  • Seznam štítků: PŘF

Skutečným přírodním archivem jsou pravidelné roční přírůsty rostlin. Především letokruhy dřevin poskytují konkrétní informace, protože změny prostředí se vždy odráží v jejich růstových reakcích. Věda, která se zabývá letokruhy se nazývá dendrochronologie a slouží jako dostupný zdroje informací o prostředí, ve kterém dřevina roste.

Dendrochronologie respektive dendroekologie je mezioborová metoda využívaná v mnohých vědních odvětvích, např. v lesnictví, ekologii, klimatologii, archeologii aj.

Dendroekologie

Dendroekologie se zabývá se vlivem faktorů prostředí na tvorbu letokruhů. Na základě letokruhových řad je možné některé z těchto faktorů zpětně identifikovat a objasnit tak některé ekologické aspekty v historii stanoviště. Pro dendrochronologii jsou vhodné dřeviny s roční periodickou činností kambia, tzn. téměř všechny dřeviny mírného pásma, některé byliny a dřeviny z jiných vegetačních zón jevící obdobnou pravidelnou periodicitu růstu. Dendroekologie umožňuje poznání dlouhodobé dynamiky lesních ekosystémů, detekovat geomorfologické a hydrologické změny stanoviště (svahové pohyby, laviny, záplavy apod.). Dendrochronologie je také často používána v klimatologických studiích, je jednou z metod napomáhajících objasnit změny klimatu v minulosti a jeho regionálních odlišností.

Dendrochronologie

V úzkém slova smyslu je dendrochronologie chápána jako metoda datování dřevěných vzorků z historických, archeologických a fosilních nálezů. Datování je založeno na porovnávání získaných letokruhových řad ze vzorků se standardními chronologiemi pro jednotlivé druhy dřevin. Křížové datování nám umožňuje konkrétní určení kalendářního roku, ve kterých jednotlivé letokruhy přirostly. Jedná se o jednu z nejpřesnějších způsobů datování dřevěných objektů. Pro úspěšné datování vzorku je nutná dostatečná délka letokruhové řady (alespoň 40 letokruhů) a vhodná regionální standardní chronologie. Rok smýcení stromu lze určit v případě, že na vzorku je zachován podkorní letokruh.

Vybavení dendrochronologické laboratoře

Laboratoř je vybavena měřícím přístrojem TimeTable rakouské výroby, který je propojen s počítačem pomocí odečítacího modulu ParSer v1.3 a Stereomikroskopem Olympus SZ51. Pro měření a datování vzorků je využíván software PAST32 a PAST4.

Zaměření dendrochronologické laboratoře

Dendrochronologické pracoviště slouží zejména k výuce na přírodovědecké a filozofické fakultě Jihočeské univerzity a k samostatnému výzkumu studentu obvykle v rámci Laboratoře archeobotaniky a paleoekologie. Primárním účelem je zajištění dendrochronologického datování dřevených konstrukcí a objektu v rámci zpracovávaných projektu Laboratoře archeobotaniky a paleoekologie. Dlouhodobé se pracoviště zabývá především problematikou datování objektu v jižních Cechách a sestavením regionálních chronologií pro jednotlivé podoblasti zejména v závislosti na nadmořské výšce, a také změnou používaných druhu dřevin pro konstrukce v minulosti. Dendroklimatologickým analýzám růstových reakcí smrku na Šumavě a problematice lesních mokřadů.

  • Hits: 1198

Analýza škrobů

  • Seznam štítků: PŘF

Analýza škrobových zrn je vhodným zdrojem dat pro archeologii. Škrobová analýza se začala používat pro účely archeologického bádání v posledních třech dekádách. Škrobová zrna patří do skupiny rostlinných mikrozbytků spolu s fytolity, pylem, sporami aj. Zkoumáním těchto rostlinných reziduí se odhalují změny v životním prostředí a změny přirozeně vzniklé přírodními procesy i antropogenními aktivitami. Analýza škrobových zrn je spojena s odpověďmi na otázky ohledně užívání i opracovávání rostlin a složení rostlinné složky lidské potravy. Tato technika je také vhodná pro zkoumání funkce nástrojů, domestikaci rostlin a vegetační historii. Poškozená zrna škrobu mohou však bránit použití této konkrétní techniky. Výsledky vzešlé díky škrobové analýze je vhodné kombinovat s výsledky poskytovanými jinými metodami, jako jsou palynologie, fytolitová analýza nebo rozbory rostlinných makrozbytků.

 

starch

Škrobová zrna z archeologických artefaktů

Škrob je zásobní polysacharid u většiny fotosynteticky aktivních rostlin. Výjimka jsou rostliny, které tvoří místo škrobu zásobní polysacharid inulin. Škrob je zdroj glukózy pro rostliny uzpůsobený k dlouhodobému uchování. Je směsí dvou homopolysacharidů (amylózy a amylopektinu).

Škrob se tvoří v zelených částech rostliny ve specializovaných organelách, chloroplastech. V chloroplastech vznikají malá škrobová zrna o průměru 1 µm. Škrobová zrna jsou spotřebována nebo transportována. Škrob se dále ukládá ve specializovaných organelách buněk, v amyloplastech. Největší množství škrobu je uloženo v zásobních orgánech ve specializovaných buňkách semen, kořenů a hlíz. Škrob je v amyloplastech uskladněn ve formě škrobových zrn, která jsou druhově specifická. Liší se tvarem, velikostí a poměrem polysacharidů. Tyto vlastnosti škrobových zrn jsou dány z velké části geneticky, ale jsou také ovlivňovány vnějšími vlivy.

Postup analýzy

Škrob je možno identifikovat použitím optické mikroskopie v polarizovaném světle, kdy má škrobové zrno specifický optický projev (extinction cross). Na LAPE jsou k tomuto účelu používána dvě mikroskopovací pracoviště. Optický mikroskop Nikon Eclipse a optický mikroskop Leica MD 2500. Obě pracoviště jsou vybavena digitální kamerou pro záznam a počítačem s ovládacím a analytickým softwarem. Pro přesné morfologické rozlišení škrobových zrn je třeba použít vzorky ze srovnávací sbírky. Lze použít rovněž statistický postup identifikace škrobů z archeologických vzorků.

  • Hits: 980

Fytolitová analýza

  • Seznam štítků: PŘF

Fytolity jsou mikroskopická tělíska, která se vytvářejí v listech, stoncích, kořenech, květech nebo plodech rostlin. Nejčastěji se jedná o inkrustace vznikající vně nebo uvnitř buněk hromaděním oxidu křemičitého (tzv. silikátové fytolity), šťavelanu vápenatého, případně uhličitanů. Inkrustovány mohou být specifické typy buněk či jejich části nebo celé soubory buněk (například epidermis), a to buď jejich vnitřky, buněčné stěny nebo obojí zároveň. Různé taxonomické skupiny rostlin se liší ve způsobu ukládání a tvaru fytolitů. U mnoha čeledí byly nalezeny specifické typy fytolitů umožňující jejich determinaci. Rovněž identifikace na nižší (rodové) úrovni je stále častější, řadu taxonů lze dokonce podle charakteristických fytolitů identifikovat až na druhovou úroveň.

Po dekompozici nebo spálení rostlinného materiálu zůstávají fytolity (hlavně silikátové) v prakticky nezměněné podobě a dlouhodobě přetrvávají v půdě, sedimentech a dalších médiích jako záznam o existenci jejich matečných rostlin.

Možnosti využití analýzy fytolitů

Prohlubující se zkušenosti s taxonomií fytolitů recentních rostlin umožňují interpretaci fytolitů získaných ze sedimentů, včetně archeologických kontextů. V tomto směru jsou nenahraditelné především silikátové fytolity, které v posledních třech dekádách významně rozšířily možnosti získávání informací o fosilních prostředích. Dosud nejdetailněji prozkoumané sobory fytolitů pocházejí ze Střední a Jižní Ameriky (Piperno 1998a, 1998b; Piperno et Becker 1996; Piperno et al 2000; Piperno et al 2001), Severní Ameriky (McClaran 2000, Fearn 1998, Fredlund et Tieszen 1997, Bozarth 1992, Brown 1984), tropické Afriky (Mercader et al 2000, Runge 1999, Barboni et al 1999), Nového Zélandu (Carter 2000, Horrocks et al 2000), Blízkého Východu (Rosen 1992) a jihovýchodní Asie (Kealhofer et al 1999, Kealhofer et Penny 1998, Zhao et al 1998). V paleoekologických studiích se uplatňuje analýza silikátových fytolitů v řadě situací: při paleoenvironmentální rekonstrukci na základě holocénních a pleistocénních sedimentů, při identifikaci horizontů fosilních půd, při rekonstrukci složení vegetace. Také při rozboru vrtů mořskými sedimenty poskytují nalezené fytolity výpověď o tehdejších podmínkách prostředí. V archeologii pomáhá fytolitová analýza při identifikaci pěstovaných rostlin: kukuřice a tykví v Americe (Pearsall 1978, Piperno 1984, Piperno et al 2000, Piperno et Flannery 2001), rýže v Asii (Jiang 1995, Whang et al 1998, Zhao et al 1998, Huang et Zhang 2000), cereálií ve Starém Světě (Rosen 1992, Ball et al 1999, Ball et al 1996, Kaplan et al 1992). Spolehlivá identifikace fytolitů není však zdaleka vždy jednoznačná a při interpretaci výsledků je na místě velká obezřetnost (viz např. Doolittle et al 1991, Rosen 1992, Rovner 1999, Pearsal et al 1999). Fytolity se (podobně jako pyl) využívají jako vůdčí fosilie odrážející změny podmínek v čase; indikují staré dietetické a kulturní praktiky; slouží jako forenzní nástroje kriminalistiky a mohou indikovat rozdílné typy depozičních prostředí (např. mořské versus terestrické sedimenty). Na rozdíl od pylu se nezachovávají jen v anaerobním kyselém prostředí (typicky v rašeliništích), ale i ve většině méně extrémních podmínek, čehož se hojně využívá. Obecně má fytolitová analýza s palynologií mnoho společného. Fytolitová analýza je v posledních třech desetiletích doménou anglofonních zemí: především USA, dále pak Nového Zélandu a Velké Británie.

Taxonomie fytolitů

Výskyt silikátových fytolitů v různých taxonomických skupinách shrnula Piperno (1988). Nejznámější a nejdůležitější čeledi s dosud prokázanou konzistentní akumulací fytolitů jsou Poaceae a Cyperaceae. Výskyt fytolitů ze šťavelanu vápenatého je uváděn u mnoha skupin (Arnott 1976, Franceschi et Horner 1980), jejich distribuce a morfologie se tradičně studuje v rámci systematické botaniky. Konzistentně je vytvářejí například Cactaceae, morfologická diverzita jejich šťavelanových fytolitů umožňuje determinaci do rodů a v případě opuncií i do druhů (Jones et Bryant 1992). Fytolity tvořené uhličitanem vápenatým se vytvářejí například u čeledí Urticaceae, Moraceae, Acanthaceae, Cannabinaceae. Vápenaté fytolity byly z paleoekologického a archeobotanického hlediska studovány méně detailně než fytolity silikátové, ačkoli jsou v rostlinách vytvářeny poměrně často. To je dáno tím, že frekvence jejich nálezů v paleosedimentech je většinou velmi nízká díky nepříznivým podmínkám pro konzervaci a pro uhličitany nevhodnými podmínkami při separaci fytolitů ze vzorků (mnohé separační techniky v sobě zahrnují proplachování v kyselém prostředí). Obecně je systematika fytolitů značně nejednotná a existuje několik přístupů k jejich klasifikaci, které si jednotliví autoři nebo pracovní kolektivy vytvářejí tak, aby vyhovovaly zamýšlené aplikaci dat. Popis klasifikačního systému dlouhodobě používaného a inovovaného uvádí například Pearsall et Dinan (1992), Piperno (1988), speciální klasifikaci fytolitů dvouděložných uvádí Bozarth (1992), lipnicovité viz Mulholland et Rapp (1992, 1989), Twiss (1992), Twiss et al (1969).

Fytolit, čeleď lipnicovité

LAPE a fytolity

Vzhledem k tomu, že v Česku dosud chybí pracoviště zabývající se detailněji studiem fytolitů, kolektiv LAPE má zájem o aplikaci této metody v našich podmínkách. Konkrétně počítáme s počátečním využitím metody jako součásti komplexního archeologického a archeobotanického výzkumu prováděného v současnosti na českých archeologických lokalitách ze zemědělského pravěku a středověku. Očekávaný přínos fytolitové analýzy tkví zejména v možnosti detekovat tehdejší praktiky při zacházení s rostlinným materiálem a rekonstruovat typ vegetačního pokryvu v okolí studovaných sídel. Častým typem zkoumaného objektu je zde např. obilnice, tj. destruovaný pozůstatek sila, jehož výplň obsahuje uloženiny z doby současné nebo těsně následující dobu existence sídliště. Předpokládáme, že v takovýchto objektech nalezneme statisticky významné množství fytolitů, které by rámcově ukázaly skladbu rostlinného materiálu, s nímž bylo na sídlišti manipulováno. Vedle studia zahloubených objektů využijeme kulturních vrstev - tzv. životních horizontů - což jsou plošně rozsáhlé uloženiny, vznikající v obytných areálech zemědělských sídlišť pravěku a raného středověku. Síťovou metodou odebrané vzorky v okolí neolitických dlouhých domů pomohou při řešení otázek mikrodistribuce různých manipulací s rostlinným materiálem. Další variantou budou odběry vzorků přímo z neolitických (či mladších) mlýnků na obilí, kde se zachovávají fytolity pěstovaných cereálií ve vysokých koncentracích a v určitelném stavu.

  • Hits: 885

Work groups

Katedra molekulární biologie a genetiky

Vědecké skupiny na PřF JU:

  • Laboratoř molekulární integrativní fyziologie drozofily (vedoucí Tomáš Doležal)

    Laboratoř využívá mušku octomilku - Drosophila melanogaster - jako model pro zkoumání meziorgánové komunikace, která ovlivňuje distribuci živin do různých orgánů a buněk během rozličných životních situací. Například imunitní reakce je náročná na energii a živiny a tomu je potřeba přizpůsobit celkový metabolizmus organismu. Octomilka je prvotřídní genetický model pro výzkum těchto regulací.Laboratoř využívá mušku octomilku - Drosophila melanogaster - jako model pro zkoumání meziorgánové komunikace, která ovlivňuje distribuci živin do různých orgánů a buněk během rozličných životních situací. Například imunitní reakce je náročná na energii a živiny a tomu je potřeba přizpůsobit celkový metabolizmus organismu. Octomilka je prvotřídní genetický model pro výzkum těchto regulací.

    LIDÉ:

    Vedoucí laboratoře: doc. Mgr. Tomáš Doležal, Ph.D.

    Labmanažer:Lucie Hrádková

    Skupina Tomáše Doležala:
    Michalina Kazek, Ph.D. (postdok)
    Lenka Chodáková, Ph.D. (postdok)
    Mgr. Pavla Nedbalová (doktorandka)
    Bc. Lukáš Strych (magistrant)
    Bc. Nikola Kaislerová (magistrantka)
    Tereza Dolejšková (bakalantka)

    Laboratoř je úzce propojena se skupinou Adama Bajgara

    VĚDA A PROJEKTY LABORATOŘE

    Proč octomilka?

    Muška octomilka (latinskyDrosophila melanogaster) je jeden z nejlepších modelových organismů, který mají vědci k dispozici. Je to dáno jejím více než stoletým používáním ve vědě, jednoduchostí a rychlostí jejího chovu, možností snadné manipulace její genetické informace (doslova můžeme vypínat a zapínat kterékoliv geny kdy a kde chceme) a také její relativní jednoduchostí. Například oproti myši, která je také skvělým modelovým organismem a která je lidskému organismu mnohem podobnější, je většina biologických dějů u octomilky nepoměrně jednodušeji organizována a tudíž snáze zkoumatelná.

    Molekulární integrativní fyziologie octomilky

    Aby organismus dobře fungoval v neustále měnících se podmínkách, je potřeba, aby jednotlivé systémy a orgány v těle spolu komunikovaly a přizpůsobovaly své chování aktuálnímu stavu organismu. A právě to zkoumá odvětví biologie zvané integrativní fyziologie, která se snaží popsat, jakým způsobem se integrují různé informace o aktuálním stavu organismu do změn ve fungovaní jednotlivých orgánů, systémů i celého těla. Signály a regulátory, které toto vše ovlivňují, jsou molekulární povahy, proto je potřeba při jejich zkoumání využít nejrůznější přístupy molekulární biologie. Základem pro zkoumání je mít dobrý modelový systém, který se dá studovat na úrovni celého organismu. A je potřeba mít možnost ten modelový systém manipulovat, například vypnout vybraný signál, abychom se o chování toho systému dozvěděli více, než pouhým popisem jeho chování za normálních okolností. A toto vše nám poskytuje model octomilky – možnost studovat celý organismus v určité situaci a snadno geneticky manipulovat konkrétní geny a tak ovlivňovat studované děje.

    Náš model odhalil sobecké (nadřazené) chování imunitního systému

    Jedním ze systémů, který je zásadní pro přežití organismu, je imunitní systém. Když se tento systém aktivuje, například při napadení organismu nějakým patogenem, může najednou vyžadovat poměrně velké množství energie, a to ovlivní celý organizmus. Pro studium regulací energie během imunitních reakcí využíváme octomilku jako modelový organizmus:

    Jakými molekulárními mechanismy se v organismu zajistí dostatečný přísun energie pro právě probíhající imunitní reakci?

    Při studiu úlohy extracelulárního adenozinu jsme zjistili, že adenozin dokáže při imunitní reakci tlumit spotřebu energie všemi ostatními tkáněmi v napadeném organismu s výjimkou imunitního systému. Tím zajistí dostatečný přísun energie pro imunitní buňky, které při své aktivaci vyžadují více energie. K tomu jsme využili infekci larev octomilky parazitoidní vosičkou.

    Vosička je takový vetřelec v hmyzím světě, kdy klade svá vajíčka do larev například octomilky, z vajíčka se vyklube larva vetřelce, která doslova zkonzumuje vnitřek pozdější kukly octomilky a namísto dospělé mouchy octomilky se z kukly vyklube vetřelec jako dospělá parazitoidní vosička, připravená na další útok. Ovšem napadaná larva octomilky má možnost se bránit a zničit vajíčko vetřelce a to rychlou produkcí speciálních imunitních buněk, tzv. lamelocytů, které vajíčko obalí a zničí. Tato imunitní reakce ale musí být dostatečně rychlá a efektivní a právě proto se stala výborným modelem pro naše studium regulací energie při imunitní reakci.

    Zjistili jsme, že je to právě adenozin, který tlumí spotřebu energie ostatními tkáněmi, aby bylo dost energie na rychlou produkci lamelocytů. Když jsme geneticky vypnuli signalizaci adenozinem v celém těle larvy octomilky (mutací receptoru pro adenozin AdoR), tak larva neutlumila spotřebu energie, té se pak nedostávalo imunitnímu systému, ten se stal zoufale neefektivním a larvička svůj boj s vetřelcem skoro vždy prohrála. Pro studium distribuce energie jsme mimo jiné použili radioaktivně značenou glukózu, která nám umožnila měřit množství přijaté glukózy jednotlivými tkáněmi.

    Když jsme se dále ptali, které buňky produkují adenozin jako signál, který je schopen takto utlumit celý organizmus, genetickými nástroji jsme vypnuli transportér pro adenozin pouze v imunitních buňkách. Tím jsme zjistili, že to jsou právě imunitní buňky, který tento signál vypouští a tak jsme prokázali sobeckost imunitního systému, nebo chcete-li jeho nadřazenost nad zbytkem organismu během probíhající imunitní reakce. Tímto chováním (např. vyplavením adenozinu) si imunitní systém zajistí dostatečný přísun energie a tím efektivní imunitní reakci. V tomto případě je toto chování v zájmu celého organismu a tudíž nadřazenost je trefnějším výrazem. Stejné chování ovšem může být příčinou mnoha patologií, spojených s dlouhotrvající, chronickou aktivací imunitního systému (různá chronická zánětlivá onemocnění, jako revmatoidní artritida) a v tu chvíli je asi výstižnější mluvit o sobeckém imunitním systému (teoretický koncept popsal Dr. Reiner Straub).

    Výsledky této práce byly publikovány v časopise PLoS Biology:

     

    Imunitní buňky dokážou utlumit zpět své vlastní nadřazené chování

    Nadřazenost imunitního systému je životně důležitá při akutním ohrožení organizmu, ale dříve či později je třeba toto chování zase utlumit, aby se nadřazenost nestala sobeckostí (jako je tomu u příliš dlouho aktivované imunity) a nedošlo k vyčerpávání organizmu. Jak je to zařízeno ukázal náš další model aktivace imunitní reakce, a to bakteriální infekcí dospělých octomilek. Při nich napíchneme přesně definované množství bakterií (např. streptokoka nebo listerie) do těla octomilky. Při studiu těchto reakcí jsme zjistili, že opět samotné imunitní buňky produkují v pozdější fázi imunitní reakce enzym, který snižuje množství adenozinu a tak potlačuje jeho efekty na energetický metabolizmus mouchy. Když jsme geneticky potlačili fungování tohoto enzymu, tak to sice krátkodobě mohlo pomoci octomilce bojovat se streptokokem, ale za cenu většího vyčerpání energetických zásob. Dlouhodoběji to ale spíše muškám škodilo a při chronické infekci listerií to vedlo ke kratšímu životu a naopak to prospívalo bakteriím, které se pravděpodobně dostali k většímu množství živin na úkor hostitele.

    Výsledky této práce byly publikovány v časopise PLoS Pathogens:

     

    O výsledcích tohoto výzkumu hovořil Tomáš Doležal 21.5.2018 v České Televizi ve Studiu 6.

    Publikace laboratoře

    A Bajgar, G Krejčová, T Doležal (2021) Polarization of Macrophages in Insects: Opening Gates for Immuno-Metabolic Research.Front Cell Dev Biol, 15 February 2021 |https://doi.org/10.3389/fcell.2021.629238(IF=5.2)

    Doležal T, Nedbalová P, Krejčová G, Kazek M, Lehr K, Chodáková L, Strych L, Dolejšková T, Bajgar A (2020) Privileged immune cell upon activation – how it changes its own metabolism and metabolism of the whole organism.  figshare POSTER DOI: 10.6084/m9.figshare.12144831.v1

    Krejcova G, Danielova A, Nedbalova P, Kazek M, Strych L, Chawla G, Tennessen JM, Lieskovská J, Jindra M,Dolezal T, Bajgar A (2019) Drosophila macrophages switch to aerobic glycolysis to mount effective antibacterial defense.eLife 14;8. pii: e50414.doi: 10.7554/eLife.50414. (IF=7.5)

    Bajgar A, Salon I, Krejcová G,Dolezal T, Jindra M, Stepanek F (2019) Yeast glucan particles enable intracellular protein delivery in Drosophila without compromising the immune system.Biomater Sci 30.doi: 10.1039/c9bm00539k.(IF=5.2)

    Morgantini C, Jager J, Li X, Levi L, Azzimato V, Sulen A, Barreby E, Xu C, Tencerova M, Näslund E, Kumar C, Verdeguer F, Straniero S, Hultenby K, Björkström NK, Ellis E, Rydén M, Kutter C, Hurrell T, Lauschke VM, Boucher J, Tomčala A, Krejčová G, Bajgar A, Aouadi M (2019) Liver macrophages regulate systemic metabolism through non-inflammatory factors.Nat Metab1, 445–459 doi:10.1038/s42255-019-0044-9

    Mihajlovic Z, Tanasic D, Bajgar A, Perez-Gomez R, Steffal P, Krejci A (2019) Lime is a new protein linking immunity and metabolism in Drosophila.Dev Biol.452(2):83-94.doi: 10.1016/j.ydbio.2019.05.005.(IF 2.9)

    Dolezal T, Krejcova G, Bajgar A, Nedbalova P, Strasser P (2019) Molecular regulations of metabolism during immune response in insects.Insect Biochem Mol Biol109:31-42.doi: 10.1016/j.ibmb.2019.04.005(IF=3.9)

    Bajgar A, Dolezal T (2018) Extracellular adenosine modulates host-pathogen interactions through regulation of systemic metabolism during immune response in Drosophila.PLoS Pathog14(4):e1007022(IF=6.6)

    Dolezal T (2015) - Adenosine: a selfish-immunity signal?Oncotarget-Immunology and Microbiology Section 6 (32), 32307-32308(IF=6.3)

    Bajgar A, Kucerova K, Jonatova L, Tomcala A, Schneedorferova I, Okrouhlik J, Dolezal T (2015) Extracellular Adenosine Mediates a Systemic Metabolic Switch during Immune Response.PLoS Biol13(4):e1002135(IF=11.8)

    Novakova M and Dolezal T (2011). Expression of Drosophila adenosine deaminase in immune cells during inflammatory response.PLoS ONE6(3):e17741(IF=3.2)

    Fenckova M, Hobizalova R, Fric Z, Dolezal T (2011). Functional characterization of ecto-5’-nucleotidases and apyrases in Drosophila melanogaster.Insect Biochem Mol Biol41(12):956-967(IF=3.4)

    Zuberova M, Fenckova M, Simek P, Janeckova L, Dolezal T (2010). Increased extracellular adenosine in adenosine deaminase deficient flies activates a release of energy stores leading to wasting and death.Dis Model Mech3(11-12):773-84(IF=4.9)

    Dolezal T, Kucerova K, Neuhold J, Bryant PJ (2010). Casein kinase I epsilon somatic mutations found in breast cancer cause overgrowth in Drosophila.Int J Dev Biol54:1419 – 1424(IF=2.8)

    Foldynova-Trantirkova S, Sekyrova P, Tmejova K, Brumovska E, Bernatik O, Blankenfeldt W, Krejci P, Kozubik A, Dolezal T, Trantirek L, Bryja V. (2010). Breast cancer specific mutations in CK1epsilon inhibit Wnt/beta-catenin and activate Wnt/Rac1/JNK and NFAT pathways to decrease cell adhesion and promote cell migration.Breast Cancer Res12(3): R30 (IF=5.5)

  • Laboratoř biologie časného savčího vývoje (vedoucí Alexander Bruce)

    Vedoucí laboratoře: Alexander W. Bruce, Ph.D.

  • Laboratoř vývojové biologie (vedoucí Alena Krejčí)

    Vedoucí skupiny: RNDr. Alena Krejčí, Ph.D.

    • Informace o laboratoři naleznete zde
  • Laboratoř chromozomiky (vedoucí Petr Nguyen)

    People
    RNDr. Petr Nguyen, Ph.D. (PI)
    RNDr. Martina Dalíková, Ph.D. (post-doctoral researcher)
    Jana  Štundlová. Ph.D. (post-doctoral researcher)
    RNDr. Anna Voleníková (researcher)
    M.Sc. Irena Provazníková (née Hladová; Ph.D. student)
    M.Sc. Monika Kreklová (Ph.D.. student)
    M.Sc. Jan Provazník (Ph.D. student)

    !!!Ph.D. position available!!!

    B.Sc. Aneta Pilíková (M.Sc. student)
    B.Sc. Monika Hrubá (M.Sc. student)
    Kseniya Bobryshava (B.Sc. student)
    Adriana Crhonková (B.Sc. student)
    Karolína Petřvalská (B.Sc. student)
    Pavel Hronek (B.Sc. student)
    Tomáš Štrobl (B.Sc. student)

    Research
    We combine cytogenetic and genomic approaches to study a role of genome organization and its changes in evolution. Particularly, we have been investigating:

    Role of chromosome rearrangements in evolution
    Closely related species usually differ in their karyotypes, i.e. their chromosome number and morphology, which suggests that chromosome changes play a role in formation of new species. Indeed, new theoretical models postulate that changes in genome architecture alter recombination rates and thus can contribute to local adaptation and speciation. Yet evidence supporting the theory is still scarce. We focuss mainly (but not only) on moths and butterflies (Lepidoptera) representing a less constrained model system due to their holokinetic chromosomes, which  facilitate chromosome rearrangements by alleviating fitness costs associated with formation of dicentric and acentric chromosomes.

    Singh KS, Troczka BJ, Duarte A, Balabanidou V, Trissi N, Carabajal Paladino LZ, Nguyen P, Zimmer CT, Papapostolou KM, Randall E, Lueke B, Marec F, Mazzoni E, Williamson MS, Hayward A, Nauen R, Vontas J, Bass C (accepted) The genetic architecture of a host shift: an adaptive walk protected an aphid and its endosymbiont from plant chemical defences. Science Advances.

    Štundlová J, Šmíd J, Nguyen P, Šťáhlavský F (2019) Cryptic diversity and dynamic chromosome evolution in Alpine scorpions (Euscorpiidae: Euscorpius). Molecular Phylogenetics and Evolution 134: 152-163. DOI: 10.1016/j.ympev.2019.02.002

    Nguyen P, Sýkorová M, Šíchová J, Kůta V, Dalíková M, Čapková Frydrychová R, Neven LG, Sahara K, Marec F (2013) Neo-sex chromosomes and adaptive potential in tortricid pests. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 110: 6931-6936. DOI: 10.1073/pnas.1220372110

    Evolution of lepidopteran (neo-)sex chromosomes
    Lepidoptera represent the largest group of organisms with a female heterogametic sex determination system (♀Z0/♂ZZ or ♀WZ/♂ZZ constitution) and an excelent model system for sex chromosome research. First, cytogenetic analyses and detailed comparison of sex-linked genes in early diverging non-ditrysian and ditrysian lineages suggest multiple and non-canonical origin of a W chromosome, which probably evolved via adoption of a B chromosome. Second, unlike in other taxa with female heterogamety sex chromosome-autosome fusions resulting in so-called neo-sex chromosomes are common Lepidoptera. We are interested in evolutionary drivers of the sex chromosome turnover  and a role of neo-sex chromosomes in diversification of moth and butterflies. 

    Carabajal Paladino LZ, Provazníková I, Berger M, Bass C, Aratchige NS, López SN, Marec F, Nguyen P (2019) Sex chromosome turnover in moths of the diverse superfamily Gelechioidea. Genome Biology and Evolution 11: 1307–1319. DOI: 10.1093/gbe/evz075

    Dalíková M, Zrzavá M, Hladová I, Nguyen P, Šonský I, Flegrová M, Kubíčková S, Voleníková A, Kawahara AY, Peters RS, Marec F (2017) New insights into the evolution of the W chromosome in Lepidoptera. Journal of Heredity 108: 709-719. DOI: 10.1093/jhered/esx063

    Mongue AJ, Nguyen P, Voleníková A, Walters JR (2017) A neo-sex chromosome in the Monarch butterfly, Danaus plexippus. G3 (Bethesda) 7: 3281–3294. DOI: 10.1534/g3.117.300187

    Nguyen P, Carabajal Paladino LZ (2016) On the neo-sex chromosomes of Lepidoptera. In: Pontarotti P (ed.): Evolutionary Biology: Convergent Evolution, Evolution of Complex Traits, Concepts and Methods. Springer, Heidelberg, ISBN: 978-3-319-41324-2, pp. 171-185. DOI: 10.1007/978-3-319-41324-2_11

    Genetics and genomics of insect pests
    Our research on  economically important insect pests is motivated by development of novel and environmentally friendly means of pest control such as sterile insect technique, which could be used as an alternative to chemical insecticides.   We are particularlly interested in genetics and genomics of a codling moth (Cydia pomonella, Tortricidae) which represents a key pest of pomme fruit worldwide.  

    Wan F, Yin C, Tang R, Chen M, Wu Q, Huang C, Qian W, Rota-Stabelli O, Yang N, Wang S, Wang G, Zhang G, Guo J, Gu L, Chen L, Xing L, Xi Y, Liu F, Lin K, Guo M, Liu W, He K, Tian R, Jacquin-Joly E, Franck P, Siegwart M, Ometto L, Anfora G, Blaxter M, Meslin C, Nguyen P, Dalíková M, Marec F, Olivares J., Maugin S., Shen J., Liu J., Guo J., Luo J., Liu B., Fan W., Feng L., Zhao X., Peng X., Wang K., Liu L, Zhan H, Liu W, Shi G, Jiang C, Jin J, Xian X, Lu S, Ye M, Li M, Yang M, Xiong R, Walters JR, Li F (2019) A chromosome-level genome assembly of Cydia pomonella provides insights into chemical ecology and insecticide resistance. Nature Communications 10: 4237. DOI: 10.1038/s41467-019-12175-9

    Meccariello A, Salvemini M, Primo P, Hall B, Koskinioti P, Dalíková M, Gravina A, Gucciardino MA, Forlenza F, Gregoriou ME, Ippolito D, Monti SM, Petrella V, Perrotta MM, Schmeing S, Ruggiero A, Scolari F, Giordano E, Tsoumani KT, Marec F, Windbichler N, Arunkumar KP, Bourtzis K, Mathiopoulos KD, Ragoussis J, Vitagliano L, Tu Z, Papathanos PA, Robinson MD, Saccone G (2019) Maleness-on-the-Y (MoY) orchestrates male sex determination in major agricultural fruit fly pests. Science 365: 1457–1460. DOI: 10.1126/science.aax1318

    Sauer AJ, Fritsch E, Undorf-Spahn K, Nguyen P, Marec F, Heckel DG, Jehle JA (2017) Novel resistance to Cydia pomonella granulovirus (CpGV) in codling moth shows autosomal and dominant inheritance and confers cross-resistance to different CpGV genome groups. PLoS ONE 12: e0179157. DOI: 10.1371/journal.pone.0179157

  • Skupina Adama Bajgara - Dmel macrophages squad

    Role makrofágů v regulaci homeostáze drozofily

Přidružené vědecké skupiny na ústavech AVČR:

PARAZITOLOGICKÝ ÚSTAV:

ENTOMOLOGICKÝ ÚSTAV

ÚSTAV MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE ROSTLIN

MIKROBIOLOGICKÝ ÚSTAV - CENTRUM ALGATECH, TŘEBOŇ

MIKROBIOLOGICKÝ ÚSTAV - Centrum nanobiologie a strukturní biologie, Nové Hrady

Read more …Work groups

  • Hits: 6

Stay in touch
social media

© 2024 University of South Bohemia
Cookies

1

0